年产4万吨气化工段设计毕业设计(编辑修改稿)

年产4万吨气化工段设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

料浆气化系统设置两台多元料浆气化炉。 本说明仅针对一套气化系列的情形加以说明。 多元料浆气化系统见 PID 图。 多元料浆供料及气化炉系列 来自多元料浆制备系统的料浆，经料浆筛 分器 （ L0102）过筛除去 的大颗粒后，合格的多元料浆靠重力流入料浆贮槽（ F0104）。 本设计两个气化 炉 共用一个多元料浆贮槽。 多元料浆经高压料浆泵（ J0104） 送入工艺烧 嘴。 多元料浆和氧气经工艺烧嘴喷入气化炉（ B0101）内，在部分氧化条件下进行气化反应。 生成的粗煤气为主要含氢、一氧化碳、二氧化碳及水蒸气等的混合物。 气化原料中的未转化组份和由部分灰形成的液态熔渣与生成的粗煤气一起并流向下进入气化炉下部的激冷室。 进入气化炉激冷室的激冷水来自于洗涤塔（ E0101）下部的灰水循环泵（ P0106A/B），激冷水进入位于激冷室下降管顶端的激冷环，并沿下降管内壁向下流入激冷室。 激冷水与出气化炉渣口的高温气流接触，部分激冷水汽化对粗煤气和夹带的固体及熔渣进行淬冷、降温。 激冷水沿下降管内 壁向下流还可对激冷室下降管起保内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 8 护作用。 激冷水中任何可能堵塞激冷环的较大固体颗粒经黑水过滤器（ L0105）除去。 气化炉激冷室中的黑水通过液位调节系统连续排出，并送往多元料浆气化灰水系统。 回收的灰水返回气化系统使用。 开车期间，在多元料浆投料前，通过一套自动阀门控制系统先建立料浆循环和料浆流量，料浆返回料浆贮槽。 气化炉投料后，建立的料浆流量应全部入炉，要绝对避免料浆再有返回。 入气化炉的氧气来自空分装置。 多元料浆气化反应在气化炉燃烧室中进行，气化温度大约为 1350～ 1400℃ ，气化压力约 ，燃烧室 内衬耐火砖和隔热砖，可保持气化炉外部炉壁温度大约为285～ 315℃。 气化反应生成的粗煤气及少量的其它物质（包括氯化物、硫化物、氮气、氩气及甲烷等）、液态熔渣及细灰颗粒。 这些物质出气化炉燃烧室，沿下降管进入激冷室水浴。 熔渣在水中淬冷固化，并沉入气化炉底部渣浴。 粗煤气与水直接接触进行冷却，大部分细灰留在水中。 粗煤气沿下降管与导气管之间的环隙上升，经激冷室上部折流板折流分离出部分粗煤气中夹带的水份，从气化炉旁侧的出气口引出，送往文丘里管（ L0104）和洗涤塔（ E0101）。 在气化炉燃烧室装有四个直接测量反应温 度的热电偶。 由于熔渣沉积，气化炉内温度又非常高，这些热电偶要经常更换。 随着操作经验的积累，在直接测温热电偶失真的情况下，可以通过位于洗涤塔下游粗煤气管线上的连续分析仪测量出粗煤气中甲烷含量和粗煤气组成，并借助于甲烷 ——温度曲线和物料热量平衡，确认热电偶读数或气化反应温度。 气化炉炉底聚集的粗渣，经破渣机（ L0103）破碎，用水带入锁斗系统，由锁渣系统定期自动排放。 气化炉烧嘴冷却系统 烧嘴冷却水通过工艺烧嘴端部的水夹套及冷却盘管连续循环流动，以保护处于气化炉燃烧室高温环境中的工艺烧嘴。 烧嘴冷 却水系统包括一套供两台气化炉共用的烧嘴冷却水槽、烧嘴冷却水泵（ J0102）及烧嘴冷却水换热器（ C0101）。 备用泵在烧嘴内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 9 冷却水压力低的情况下可自动启动，并与事故电源相接。 烧嘴冷却水回水进入每个气化炉系列分别设置的烧嘴冷却水气体分离器。 分离器通气口上设置的一氧化碳分析仪可对烧嘴冷却水系统中漏入的煤气进行连续检测并发出预警。 烧嘴冷却水泵从正常供电向事故供电切换的时候，烧嘴冷却水由事故烧嘴冷却水槽供给。 在开车投料前烘炉期间，用预热烧嘴临时替换工艺烧嘴进行升温，直到气化炉内温度达到要求的点火温度。 预热烧嘴有其单独 的燃料供给及调节系统。 燃烧需要的空气通过开工抽引器引入气化炉，开工抽引器使用蒸汽将气化炉内抽负压。 蒸汽及燃烧后的烟气经抽引器消音器排入大气。 气化炉渣处理系统 沉积在气化炉激冷室底部的粗渣及其它固体颗粒，通过循环水流的循环作用带入锁斗 （ F0105）。 大的渣块经破渣机进行破碎。 从气化炉排出的大部分灰渣沉降在锁斗底部。 从锁斗顶部抽出较清的水，经锁斗循环泵循环进入气化炉激冷室水浴。 气化炉联锁排渣系统的排渣循环时间预先设定，排渣周期一般大约为 30 分钟，渣池中设置捞渣机的部分与渣池另一部分通过关闭隔 板阀暂时隔开，以便渣沉降到捞渣机上，由捞渣机送出渣池。 粗煤气洗涤系统 出气化炉（ B0101）的粗煤气进入文丘里管（ L0104），粗煤气与来自灰水循环泵（ J0106）的水经文丘里管混合。 细灰在此被水完全浸湿，在洗涤塔（ E0101）中从粗煤气中除去。 湿粗煤气进入洗涤塔（ E0101）沿下降管进入洗涤塔底部水浴，粗煤气中夹带的大部分细灰在此从粗煤气中除去。 粗煤气经下降管和导气管间的环隙上升，进入洗涤塔顶部的塔板，来自本设计界区外的一股洁净变换工艺热冷凝液在此将粗煤气中残留的细灰洗涤下来。 粗煤气夹带 的水滴在塔板上方的除沫器中分离下来。 基本上不含细灰的粗煤气出洗涤塔送到界区外的变换系统。 洗涤塔底部排出的黑水，通过流量控制经减压后进入灰水系统。 在灰水系统中，黑水经闪蒸、冷凝和液固分离。 灰水再经过预热返回到洗涤塔，以维持洗涤塔的液位。 洗涤塔底部黑水出口一部分水经灰水循环泵向气化炉激冷环及文丘里管供水。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 10 第 3 章 气化 、变换 工艺计算 气化过程 气化炉 计算实例 原料煤性质 表 21 原料煤的性质 原料煤性质 arM adM dA dV dFC 工业分析 /% 表 22 原料煤的性质 原料煤性质 dC dH dO dN .tdS 元素分析 /% 表 23 灰熔点 灰熔点 DT ST FT /℃ 1200 1240 1260 操作条件 操作温度： 1400℃ 操作压力： 水煤浆的水煤比： r=30： 70 氧气纯度： % 气化炉碳转化率： 99% 出口粗煤气含甲烷： % 煤 中硫 全部转化成硫化氢，少量 COS。 （计算时取 2HS:COS=17:1） 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 11 捕 渣率 q=60% 粗煤气中带出灰含量 20% 渣中含碳量： 2%10%（计算按 2%） 计算步骤 以 100kg 无水无灰基煤为基准（ daf） （ 1） 将煤元素分析转换成无水无灰基 根据 dafX = 100100 dXdA可得 表 24 元素分析 煤元素 dafC dafH dafO dafN .tdafS dafV /% 式中 dX — 某干燥基； dafX — 某 干燥 无灰基 ； V ― 挥发分； A — 煤的灰分产率； （ 2） 煤 的发热量 dafQ =80 dafC +300 dafH +10 dafN +40 .tdafS －  2dafO － dafV =80 +300 +10 +40 － = kcal/kg daf 煤 = kJ/kg daf 煤 （ 3） 实际投煤量的计算 dafA =100100 adadAA =100  = kg/100kg daf 煤 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 12 dafW = 100100 adad adMMA = 100 100  = kg/100kg daf 煤 故实际投煤量： 投W =100+ dafA + dafW =100++=水煤浆制备加入水量： 水W = 投W r = 3070 = kg/100kg daf 煤 气化炉排渣量： bA = dafA / = = kg/100kg daf 煤 气化炉带出灰量： rA = dafA  1 (1 0 .2 ) / 0 .9 8q    = () =(4)物料衡算 设气化炉需氧量： x kmol/100 kg daf 煤 出口粗煤气含： aCO kmol/100 kg daf 煤 2H = b mol/100 kg daf 煤 mCO2 kmol/100 kg daf 煤 hOH 2 kmol/100 kg daf 煤 VCH  kmol/100 kg daf 煤 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 13 干煤气为 V kmol/100 kg daf 煤 A. 碳平衡： 入气化炉总碳 : 12C 入 = 出气化炉总碳 : 粗煤气含碳： C = Vm  kmol/100 kg daf 煤 粗煤气飞灰含碳： C =  = kmol/100 kg daf 煤 渣中含碳： 7 .2 4 0 .6 0 .0 21 2 0 .9 8C   = kmol/100 kg daf 煤 COS 中含碳： 1832C  = kmol/100 kg daf 煤  m 0 . 0 0 0 2 0 . 0 5 7 0 .0 0 0 3C a V    出 kmol/100 kg daf 煤 因为 出入 CC  = 0 .0 0 0 2 0 .0 5 7 0 0 .0 0 0 3a m V    所以 m 0 .0 0 0 2 6 .1 3 8 0aV   （ 21） B. 氢平衡： 煤中含氢：  kmol/100 kg daf 煤 煤浆中含氢： 4 7 .8 4 2 5 .3 1 618H   kmol/100 kg daf 煤 煤中水含氢： 4 .3 8 2 0 .4 8 6 718H   kmol/100 kg daf 煤 入 kmol/100 kg daf 煤 出气化炉： 煤气中含氢： bH 2 kmol/100 kg daf 煤 甲烷中含氢：  VH = kmol/100 kg daf 煤 硫化氢中氢： 21832H  = kmol/100 kg daf 煤 蒸汽中 含氢： h2H kmol/100 kg daf 煤  2 0 . 0 0 0 8 2 0 .0 1 2 6H b V h   出 kmol/100 kg daf 煤 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 14 由于 H入 = H出 所以 b++h= （ 22） C. 氧平衡 入气化炉氧 煤中含氧： O = = kmol/100 kg daf 煤 煤中水含氧： O = = kmol/100 kg daf 煤 煤浆中水含氧： O = = kmol/100 kg daf 煤 外供氧： O = kmol/100 kg daf 煤 O入 =   + kmol/100 kg daf 煤 出气化炉氧 COS 中含氧： O = 1832 = kmol/100 kg daf 煤 一氧化碳含氧： O =a kmol/100 kg daf 煤 二氧化碳含氧： O =2m kmol/100 kg daf 煤 蒸汽中含氧： O =h kmol/100 kg daf 煤 O出 =a+2m+h+ O入 =O出 所以 1 .9 9 2 3 . 8 0 6 1 2 + 0 .0 0 0 3x a m h    故得 2 1 .9 9 2 3 .8 0 5 8a m h x    （ 23） D. 出口干气平衡。